Что такое редкоземельные металлы и где их применяют

Наибольшее количество элементов в таблице Менделеева — металлы. Но они бывают разные: железные и урановые, легкоплавкие и тугоплавкие, щелочные, драгоценные и... редкоземельные. 

Что такое редкоземельные металлы Неодим Лантан Церий Диспрозий Иттрий Празеодим Самарий Европий Гадолиний Тербий

Что такое редкоземельные металлы Фото: mykhailo pavlenko/Shutterstock/FOTODOM Несмотря на свое название, они не всегда являются редкими. Некоторые из них распространены в земной коре в количествах, сравнимых с медью или цинком

Редкоземельные металлы — это группа из 17 химических элементов.

Они делятся на две подгруппы:

легкие редкоземельные элементы: элементы от лантана до самария по таблице Менделеева; тяжелые редкоземельные элементы: от европия до лютеция, включая иттрий.

Несмотря на свое название, они не всегда являются редкими. Некоторые из них распространены в земной коре в количествах, сравнимых с медью или цинком. Однако из-за схожих химических свойств и рассеянности в природе их добыча и разделение затруднены. 

Расскажем о ключевых редкоземельных металлах, а также их применении. 

Неодим: Nd Фото: RHJPhtotos/Shutterstock/FOTODOM Неодим — серебристо-белый металл, один из наиболее востребованных редкоземельных металлов. Название «неодим» представляет собой слияние двух греческих слов: νέος «новый» и δίδυμος «близнец»

Как выглядит. Неодим — серебристо-белый металл, один из наиболее востребованных редкоземельных металлов. Название «неодим» представляет собой слияние двух греческих слов νέος «новый» и δίδυμος «близнец». Это связано с историей его открытия.

В 1885 году австрийский химик Карл Ауэр фон Вельсбах разделил дидим — смесь двух редкоземельных металлов на неодим и празеодим. Причем раньше это считалось невозможным из-за близости химических свойств этих металлов. Чем не близнецы? 

Где используется. Производство мощных постоянных магнитов, которые применяются в жестких дисках, наушниках, микрофонах, электродвигателях, ветрогенераторах.

Лантан: La Фото: Phawat/Shutterstock/FOTODOM Лантан — мягкий металл серебристо-белого цвета 

Как выглядит. Лантан — мягкий, серебристо-белый металл. Название происходит от древне-греческого слова λανθάνω — «скрываюсь», «таюсь». Все потому, что его не удавалось открыть на протяжении 36 лет.

В 1803 году шведский химик Йенс Якоб Берцелиус исследовал минерал церит и обнаружил там тугоплавкие оксиды. Позднее другой ученый пришел к выводу, что она неоднородна, и в ней, кроме церия, есть еще оди элемент. Но выделить его удалось лишь в 1839 году.  

Где используется. Производство специальных стекол и оптических линз, в никель-металл-гидридных аккумуляторах, используемых в гибридных автомобилях и портативной электронике. ​

Церий: Се Фото: Phawat/Shutterstock/FOTODOM Церий — самый распространенный редкоземельный металл

Как выглядит. Церий — самый распространенный редкоземельный металл. Назвали его в честь планеты Цереры. Немецкий химик Мартин Генрих Клапрот, открывший его в 1803 году почти одновременно со шведскими коллегами, возражал против такого названия. Но его шведский коллега Берцелиус настоял. 

Где используется. В качестве катализатора в автомобильных нейтрализаторах для снижения выбросов вредных газов, а также в стекольной промышленности для полировки стекол и в производстве самоочищающихся духовок. ​

Диспрозий: Dy Фото: Bjoern Wylezich/Shutterstock/FOTODOM Оксид диспрозия от оксида гольмия впервые отделил французский химик Поль Эмиль Лекок де Буабодран в 1886 году

Как выглядит. Диспрозий — серебристо-белый металл, обладающий высокой магнитной проницаемостью и устойчивостью к размагничиванию при высоких температурах. 

В 1878 году ученые обнаружили, что в рудах эрбия содержатся оксиды тулия и гольмия. Оксид диспрозия от оксида гольмия впервые отделил французский химик Поль Эмиль Лекок де Буабодран в 1886 году. Для этого потребовалось более 30 попыток. Вероятно, поэтому он назвал элемент диспрозием от древне-греческого δυσπρόσιτος, что означает «трудно получить». 

Где используется. В производстве магнитов для электромобилей и ветрогенераторов.

Иттрий: Y Фото: Phawat/Shutterstock/FOTODOM Иттрий используется в производстве фосфоров для цветных телевизоров и светодиодов, а также в высокотемпературных сверхпроводниках и керамических материалах

Как выглядит. Иттрий — серебристо-белый металл. Финский химик Юхан Гадолин выделил его оксид из минерала иттербита в 1794 году. Иттрием он стал по названию шведского населенного пункта Иттербю, в заброшенном карьере которого и был найден минерал. 

Металлический иттрий впервые получили намного позже, в 1828 году.

Где используется. В производстве фосфоров для цветных телевизоров и светодиодов, а также в высокотемпературных сверхпроводниках и керамических материалах.

Празеодим: Pr Фото: Wikipedia.org Празеодим — мягкий, серебристо-белый металл, обладающий высокой пластичностью и ковкостью. Название происходит от греческих слов πράσιος — «светло-зеленый» и δίδυμος — «близнец»

Как выглядит. Празеодим — мягкий, серебристо-белый металл, обладающий высокой пластичностью и ковкостью. Название происходит от греческих слов πράσιος — «светло-зеленый» и δίδυμος — «близнец». Таким названием он обязан цвету его солей и истории открытия элемента.

Открыл его австрийский химик Карл Ауэр фон Вельсбах в 1885 году. Он установил, что элемент дидим представляет собой смесь двух элементов, которые имеют близкие физические и химические свойства. Так они получили названия неодим и празеодим.

Где используется. В производстве магнитов для электродвигателей, генераторов и других устройств, требующих надежных магнитных свойств, а также при производстве специальных стекол и эмалей.

Самарий: Sm Фото: Bjoern Wylezich/Shutterstock/FOTODOM Самарий — серебристо-белый металл, известный своими уникальными магнитными свойствами

Как выглядит. Самарий — серебристо-белый металл, известный своими уникальными магнитными свойствами. 

Элемент выделили из минерала самарскита, в честь которого и назвали. Ранее неизвестный элемент почти одновременно обнаружили французские химики Делафонтен и Лекок де Буабодран в 1878 и 1879 годах. Примечательно, что сам минерал назван в честь русского горного инженера Самарского-Быховца, который предоставил для исследования его образцы. 

Металлический самарий впервые химически выделили только в начале XX века.

Где используется. В производстве самарий-кобальтовых магнитов, которые применяют в аэрокосмической и оборонной промышленности, а также в медицинских устройствах, таких как кардиостимуляторы. Кроме того, самарий используется в ядерных реакторах в качестве поглотителя нейтронов.

Европий: Eu Фото: Wikipedia.org Назван в честь континента — Европы

Как выглядит. Европий — мягкий, серебристо-белый металл, известный своими яркими люминесцентными свойствами. 

Первыми спектральные линии, которые впоследствии отнесли к европию, наблюдали в конце XIX века английский химик Уильям Крукс и французский химик Поль Лекок де Буабодран. Но открыл элемент французский химик Эжен Демарсе. Он обнаружил полосу спектра элемента в 1896 году, а в 1901 году смог выделить элемент. Назвал его в честь континента — Европы. 

Где используется. В производстве люминофоров для цветных телевизоров и светодиодов, антифальшивых защитных элементов для банкнот и ценных бумаг, а также в ядерной энергетике.

Гадолиний: Gd Фото: Wikipedia.org Гадолиний — серебристо-белый металл, обладающий уникальными магнитными и нейтронопоглощающими свойствами

Как выглядит. Гадолиний — серебристо-белый металл, обладающий уникальными магнитными и нейтронопоглощающими свойствами. Открыл его в 1880 году швейцарский химик Жан де Мариньяк. Но назвали его в честь финского химика Юхана Гадолина, открывшего иттрий.

Где используется. В производстве магнитно-резонансных томографов в качестве контрастного вещества, улучшая качество получаемых изображений. Также применяется в ядерных реакторах и в производстве магнитных охлаждающих систем.

Тербий: Tb Фото: Phawat/Shutterstock/FOTODOM Тербий также назвали в честь шведского населенного пункта Иттербю

Как выглядит. Тербий — мягкий, серебристо-белый металл, известный своими люминесцентными и магнитными свойствами. Его также назвали в честь шведского населенного пункта Иттербю. Впервые его примеси обнаружил швейцарский химик Карл Густав Мосандер в 1843 году. Но существование соединения долгое время подвергалось сомнению. Чистый тербий удалось получить лишь в начале XX века.

Таким образом, эффективность работы многих устройств — заслуга редкоземельных металлов. Без них мы бы до сих пор не смотрели бы телевизоры, не делали МРТ и мыли бы духовки только вручную. 

Где используется. В производстве зеленых люминофоров для цветных дисплеев и светодиодов, а также специальных сплавов, которые необходимы для нормальной работы датчиков, приводов.

Хакасия: там, где говорят камни

Кузбасс: про город-сад и угольные копи

Что люди хотят найти на Луне?​